JPH06339252A - Rotation detecting device for small dc motor - Google Patents
Rotation detecting device for small dc motorInfo
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- JPH06339252A JPH06339252A JP5148458A JP14845893A JPH06339252A JP H06339252 A JPH06339252 A JP H06339252A JP 5148458 A JP5148458 A JP 5148458A JP 14845893 A JP14845893 A JP 14845893A JP H06339252 A JPH06339252 A JP H06339252A
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/20—Structural association with auxiliary dynamo-electric machines, e.g. with electric starter motors or exciters
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は小型モータに係り、特に
自動車のパワーウィンド等を駆動するアクチュエータに
使用される小型直流モータの回転数等を検出する回転検
出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small motor, and more particularly to a rotation detecting device for detecting the rotational speed of a small DC motor used in an actuator for driving a power window of an automobile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車への小型モータの応用は年々増大
しているが、最近のエレクトロニクスの進歩に合わせて
更に増加する傾向にある。自動車のウィンドガラスを自
動的に開閉するパワーウィンドにも小型モータが使用さ
れている。このパワーウィンドによるウィンドガラスの
開閉動作も、従来は単純な全開全閉動作のみであったが
近年は色々変化に富んだものが要求されるようになって
きた。例えば、ウィンドガラスが小刻みな動きで昇降動
作する場合や、窓に手や首などが挟まった時には安全上
ウィンドガラスの動きを停止させるか又は開動作をさせ
る場合がある。2. Description of the Related Art The application of small motors to automobiles has been increasing year by year, but there is a tendency for the number of small motors to further increase in line with recent advances in electronics. Small motors are also used in power windows that automatically open and close the window glass of automobiles. The opening / closing operation of the window glass by the power window has conventionally been only a simple full-open / full-close operation, but in recent years, a variety of things have been demanded. For example, there are cases where the window glass moves up and down in small increments, or when the window or the like is caught by a hand or neck, the window glass is stopped or opened for safety.
【０００３】このように、各種の動作を行うパワーウィ
ンド用のアクチュエータ等に使用される小型モータにつ
いては、ウィンドガラスの位置や開閉速度を検出するた
めに、小型モータの回転の合計数や回転数等のモータ回
転を回転検出装置により検出する必要がある。As described above, in the case of a small motor used for a power window actuator or the like which performs various operations, the total number of rotations and the number of rotations of the small motor are detected in order to detect the position and opening / closing speed of the window glass. It is necessary to detect the rotation of the motor such as by a rotation detection device.
【０００４】そこで、例えば図１７に示すような回転検
出装置を備えた小型直流モータが提案されている。この
小型直流モータは、ケーシング１の内部に永久磁石２を
取付け、その内部に回転子３を配設している。回転子３
の回転軸４は、ケーシング１に取付けられた軸受５，６
により回転自在に支持されている。回転軸４には整流子
７を設け、ケーシング１に取付けられたブラシ８が整流
子７と摺動係合している。Therefore, for example, a small DC motor having a rotation detecting device as shown in FIG. 17 has been proposed. In this small DC motor, a permanent magnet 2 is mounted inside a casing 1, and a rotor 3 is arranged inside the casing. Rotor 3
The rotary shaft 4 of the bearings 5 and 6 mounted on the casing 1.
It is rotatably supported by. A commutator 7 is provided on the rotating shaft 4, and a brush 8 attached to the casing 1 is slidably engaged with the commutator 7.
【０００５】回転軸４には、整流子７に隣接し且つ整流
子７と同一の構造を有する回転検出用の回転検出環９が
取付けられており、ケーシング１に設けられた回転検出
用ブラシ１０が回転検出環９に摺動係合している。ケー
シング１の端面に設けられた接続端子１１，１２は、ケ
ーシング１に埋め込まれたリード線１３，１４を介して
ブラシ８及び回転検出用ブラシ１０にそれぞれ接続され
ている。回転検出装置１５を構成する回転検出環９及び
回転検出用ブラシ１０から出力されるオンオフ信号によ
り、回転子３の回転数等を検出している。A rotation detecting ring 9 for detecting rotation, which is adjacent to the commutator 7 and has the same structure as the commutator 7, is attached to the rotation shaft 4, and a rotation detecting brush 10 provided in the casing 1 is provided. Is slidingly engaged with the rotation detecting ring 9. The connection terminals 11 and 12 provided on the end surface of the casing 1 are respectively connected to the brush 8 and the rotation detection brush 10 via lead wires 13 and 14 embedded in the casing 1. The rotation speed and the like of the rotor 3 are detected by the ON / OFF signals output from the rotation detection ring 9 and the rotation detection brush 10 that constitute the rotation detection device 15.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の小型直流モータ
は、回転検出環９と回転検出用ブラシ１０をケーシング
１の内部に設置していたので、モータ内部の構造が複雑
になるとともに、回転検出装置１５を持たないモータと
比べて軸方向寸法Ｗ0 （いわゆるモータ全長）が大きく
なるという課題があった。本来、これらモータが組み込
まれるアクチュエータは小さなスペースにアッセンブリ
ーされるため、回転検出装置の追加によるモータの外形
寸法の増大は許されない場合が多い。強いてモータを寸
法内に収めるように構成すれば、直流モータとして不可
欠な整流子やブラシなどの構成に無理がかかってモータ
の性能が低下する恐れもあった。In the conventional small DC motor, the rotation detecting ring 9 and the rotation detecting brush 10 are installed inside the casing 1. Therefore, the internal structure of the motor becomes complicated and the rotation detecting operation is difficult. There is a problem that the axial dimension W 0 (so-called total motor length) becomes larger than that of the motor without the device 15. Originally, since the actuators incorporating these motors are assembled in a small space, it is often not allowed to increase the outer dimensions of the motors by adding the rotation detecting device. If the motor is forced to fit within the dimensions, the commutator and brushes, which are indispensable for the DC motor, may be overloaded, and the motor performance may be degraded.
【０００７】また、回転検出装置１５を設ける場合と設
けない場合とでモータの構造やリード線１３，１４の数
が異なるので、モータ部品の共通化が困難であった。回
転検出装置１５を取付けた場合にはリード線１４をケー
シング１に埋め込む必要があるので、この埋め込み部の
シールを別途行わなければならず防水性に課題があっ
た。自動車に搭載される小型モータの防水性は特に重要
視されるからである。さらに、回転検出環９に回転検出
用ブラシ１０が接触する機構であるので、この部分に故
障が多く寿命も短いという課題もあった。Further, since the structure of the motor and the number of the lead wires 13 and 14 are different depending on whether the rotation detecting device 15 is provided or not, it is difficult to share the motor parts. Since the lead wire 14 needs to be embedded in the casing 1 when the rotation detecting device 15 is attached, there is a problem in waterproofness because the embedded portion must be sealed separately. This is because the waterproofness of a small motor mounted on an automobile is particularly important. Further, since the rotation detecting ring 9 is a mechanism in which the rotation detecting brush 10 comes into contact with the rotation detecting ring 9, there is a problem in that this portion has many failures and a short life.
【０００８】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、モータ全長を短くしてモータ回転の検出
ができ、構造が簡単で防水性もよく、また、回転検出装
置の有無にかかわらず共通のモータを使用することがで
きる小型直流モータの回転検出装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and can detect the rotation of the motor by shortening the total length of the motor. The structure is simple and the waterproof property is good. It is an object of the present invention to provide a rotation detecting device for a small DC motor that can use a common motor.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の小型直流モータの回転検出装置は、ケーシ
ングの内部に取付けられた磁石とこの磁石の内方で回転
する電機子とにより作られる磁束のうち、前記ケーシン
グの外部に漏洩した漏洩磁束を検出してこの漏洩磁束の
変化を電気信号に変換するインダクタと、このインダク
タに接続されて共振回路を構成するコンデンサとを前記
ケーシングの外表面に取付け、前記共振回路の共振周波
数を前記電機子の回転時に発生する一定の信号周波数に
対応する値とし、前記電気信号を信号波形として出力す
るものである。In order to achieve the above object, a rotation detecting device for a small direct current motor according to the present invention comprises a magnet mounted inside a casing and an armature rotating inside the magnet. Of the generated magnetic flux, an inductor that detects a leakage magnetic flux leaked to the outside of the casing and converts a change in the leakage magnetic flux into an electric signal, and a capacitor that is connected to the inductor and forms a resonance circuit, are provided in the casing. It is mounted on an outer surface, and the resonance frequency of the resonance circuit is set to a value corresponding to a constant signal frequency generated when the armature rotates, and the electric signal is output as a signal waveform.
【００１０】なお、前記共振回路を並列共振回路とし、
前記共振周波数を前記一定の信号周波数にほぼ一致させ
ることが好ましい。また、前記共振回路を前記電機子の
整流子が配設されている側に対して反対側のケーシング
外端面に取付けることが好ましい。The resonant circuit is a parallel resonant circuit,
It is preferable that the resonance frequency substantially matches the constant signal frequency. In addition, it is preferable that the resonance circuit is attached to an outer end surface of the casing opposite to a side where the commutator of the armature is arranged.
【００１１】[0011]
【作用】本発明においては、ケーシングの外部に漏洩す
る漏洩磁束が、回転子の回転により変化することを利用
し、この漏洩磁束の変化を、ケーシングの外表面に取付
けられたインダクタにより検出している。すなわち、イ
ンダクタが、変化している漏洩磁束と鎖交することによ
り、電磁誘導が起こってインダクタ自身に誘導起電力が
誘起され、これにより、インダクタから電気信号が出力
される。このインダクタを含む共振回路により、前記電
気信号を増幅して信号波形として出力する。In the present invention, the fact that the leakage magnetic flux leaking to the outside of the casing changes due to the rotation of the rotor, and this variation of the leakage magnetic flux is detected by the inductor attached to the outer surface of the casing. There is. That is, when the inductor is interlinked with the changing leakage magnetic flux, electromagnetic induction occurs and induced electromotive force is induced in the inductor itself, whereby an electric signal is output from the inductor. The resonance circuit including the inductor amplifies the electric signal and outputs it as a signal waveform.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。図１は本発明に係る小型直流モータを
有するパワーウィンド用アクチュエータを示す部分断面
図、図２は図１の小型直流モータの外観を示す斜視図、
図３は図２の小型直流モータの全体構造を示す断面図で
ある。図４は図３のIV−IV線による断面図、図５は図２
の部分拡大斜視図、図６は本発明に係る回転検出装置の
ブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 is a partial cross-sectional view showing an actuator for a power window having a small DC motor according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the small DC motor of FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing the overall structure of the small DC motor shown in FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is FIG.
FIG. 6 is a partially enlarged perspective view of FIG. 6, and FIG. 6 is a block diagram of a rotation detecting device according to the present invention.
【００１３】図１に示すように、本実施例では、自動車
に使用されるパワーウィンド用アクチュエータ２０に本
発明の小型直流モータ２１を取付けている。小型直流モ
ータ２１は、ねじ２２により減速機構部２３に取付けら
れ、モータ２１の回転軸２４の先端部は軸受２５により
本体２６に回転自在に軸支されている。回転軸２４には
ウォーム２７が固定されている。本体２６には、ウォー
ム２７と噛合するウォームホイール２８が回転自在に取
付けられており、ウォームホイール２８の中心部には出
力軸２９が固定されている。As shown in FIG. 1, in this embodiment, a small DC motor 21 of the present invention is attached to a power window actuator 20 used in an automobile. The small DC motor 21 is attached to the speed reduction mechanism portion 23 with a screw 22, and a tip end portion of a rotation shaft 24 of the motor 21 is rotatably supported by a main body 26 by a bearing 25. A worm 27 is fixed to the rotary shaft 24. A worm wheel 28 that meshes with the worm 27 is rotatably attached to the body 26, and an output shaft 29 is fixed to the center of the worm wheel 28.
【００１４】したがって、小型直流モータ２１を駆動す
ると、その駆動トルクは回転軸２４からウォーム２７に
伝達され、次いでウォーム２７からウォームホイール２
８に伝わって出力軸２９が回転し、これにより、図示し
ないパワーウィンドの機構を介して自動車のウィンドガ
ラスが自動的に開閉動作を行う。Therefore, when the small DC motor 21 is driven, its driving torque is transmitted from the rotary shaft 24 to the worm 27, and then from the worm 27 to the worm wheel 2.
8, the output shaft 29 is rotated, whereby the window glass of the automobile automatically opens and closes via a power window mechanism (not shown).
【００１５】図２乃至図４に示すように、小型直流モー
タ２１は、磁石としての永久磁石３１が内部に取付けら
れたケーシング３２と、ケーシング３２の内部に配設さ
れて回転する回転子３３とを備えている。As shown in FIGS. 2 to 4, the small direct current motor 21 includes a casing 32 in which a permanent magnet 31 as a magnet is attached, and a rotor 33 arranged inside the casing 32 and rotating. Is equipped with.
【００１６】ケーシング３２は、鋼製で堅牢な構造を有
する有底中空筒状のハウジング３４と、ハウジング３４
の開口部に嵌着固定され、絶縁性を有する樹脂材料又は
その他の絶縁材料によって形成された蓋部材３５とを備
えている。The casing 32 is made of steel and has a bottomed hollow cylindrical housing 34 having a robust structure.
And a lid member 35 formed of a resin material having an insulating property or another insulating material.
【００１７】ハウジング３４は、プレス成型等により一
体的に形成されており、そのフランジ３６がモータ取付
け面となっている。ハウジング３４及び蓋部材３５は、
対向する一対の円筒状部３７と、円筒状部３７に一体化
し互いに平行な一対のフラット部３８とを有している。
円筒状部３７の内周面には、一対の永久磁石３１が対向
配置して固着されており、永久磁石３１は、例えばハー
ドフェライトのような磁性材料によってアークセグメン
ト状に形成されている。The housing 34 is integrally formed by press molding or the like, and its flange 36 serves as a motor mounting surface. The housing 34 and the lid member 35 are
It has a pair of cylindrical portions 37 facing each other and a pair of flat portions 38 integrated with the cylindrical portion 37 and parallel to each other.
A pair of permanent magnets 31 are opposed to and fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 37. The permanent magnets 31 are formed in an arc segment shape by a magnetic material such as hard ferrite.
【００１８】ハウジング３４の軸方向端部３９の中心部
には有底凹部４０が一体的に折曲形成されており、有底
凹部４０には軸受４１が取付けられている。蓋部材３５
の中心部には別の軸受４２が取付けられている。回転子
３３の回転軸２４は、軸受４１，４２により回転自在に
軸支されている。A bottomed recess 40 is integrally bent at the center of the axial end 39 of the housing 34, and a bearing 41 is attached to the bottomed recess 40. Lid member 35
Another bearing 42 is attached to the center of the. The rotating shaft 24 of the rotor 33 is rotatably supported by bearings 41 and 42.
【００１９】回転子３３は、回転中心となる中心線Ｂの
方向に伸びる回転軸２４と、回転軸２４に取付けられて
電機子巻線が巻回され、永久磁石３１により回転力が付
与される電機子４３と、円筒形に組立てられて回転軸２
４に取付けられると共に電機子４３に電気的に接続され
た整流子４４とを備えている。整流子４４と回転軸２４
は互いに電気的に絶縁されている。電機子４３は、永久
磁石３１に対して所定のギャップを介してその内方に配
設されている。The rotor 33 has a rotary shaft 24 extending in the direction of the center line B, which is the center of rotation, and is attached to the rotary shaft 24 to wind an armature winding, and the permanent magnet 31 applies a rotational force. The armature 43 and the rotary shaft 2 assembled in a cylindrical shape
4 and a commutator 44 electrically connected to the armature 43. Commutator 44 and rotating shaft 24
Are electrically isolated from each other. The armature 43 is arranged inside the permanent magnet 31 with a predetermined gap therebetween.
【００２０】蓋部材３５には、導体の材料により形成さ
れた複数組（例えば二組）のブラシ４５が整流子４４と
摺動係合するように設けられている。また、リード線４
７により各ブラシ４５にそれぞれ電気的に接続された複
数（例えば二個）の接続端子４６が蓋部材３５に取付け
られている。The lid member 35 is provided with a plurality of sets (for example, two sets) of brushes 45 formed of a conductor material so as to be slidably engaged with the commutator 44. Also, the lead wire 4
A plurality of (for example, two) connection terminals 46 electrically connected to each brush 45 by 7 are attached to the lid member 35.
【００２１】ケーシング３２の外表面には、小型直流モ
ータ２１の回転数や回転速度などを検出する回転検出装
置５０が取付けられている。図２，図５及び図６に示す
ように、回転検出装置５０は、フェライトコア５１に銅
線５２がコイル状に巻回されたインダクタ５３と、イン
ダクタ５３に接続されて共振回路を構成するコンデンサ
５５とを備えている。On the outer surface of the casing 32, a rotation detecting device 50 for detecting the rotation speed and rotation speed of the small DC motor 21 is attached. As shown in FIGS. 2, 5 and 6, the rotation detecting device 50 includes an inductor 53 in which a copper wire 52 is wound around a ferrite core 51 in a coil shape, and a capacitor which is connected to the inductor 53 to form a resonance circuit. 55 and.
【００２２】本実施例の共振回路は、インダクタ５３に
コンデンサ５５が並列に接続された並列共振回路５４の
場合を示している。並列共振回路５４から出力される電
気信号は増幅回路７０により増幅されたのち、制御装置
７１に出力される。The resonance circuit of this embodiment shows the case of a parallel resonance circuit 54 in which a capacitor 55 is connected in parallel to an inductor 53. The electric signal output from the parallel resonance circuit 54 is amplified by the amplifier circuit 70 and then output to the control device 71.
【００２３】インダクタ５３及びコンデンサ５５は、絶
縁部材で形成された箱型のセンサケース５６の底板５７
に接着剤により固着されている。ハウジング３４の軸方
向端部３９（図３）の中央部には、有底凹部４０を形成
するように外方に突出した突出部５８が形成されている
が、この突出部５８の形状に対応した凹部５９がセンサ
ケース底板５７の中央部に一体的に形成されている。The inductor 53 and the capacitor 55 are a bottom plate 57 of a box-shaped sensor case 56 made of an insulating material.
It is fixed to the surface with an adhesive. At the center of the axial end 39 (FIG. 3) of the housing 34, there is formed a protruding portion 58 that protrudes outward so as to form a bottomed recess 40, which corresponds to the shape of this protruding portion 58. The recessed portion 59 is integrally formed in the central portion of the sensor case bottom plate 57.
【００２４】底板５７と一体化している側板６０は、ハ
ウジング３４の形状に対応した形状を有しており、上部
側板６０ａには、外方に突出した一対のターミナル６１
が固定されている。底板５７は、銅箔の回路パターン６
２が形成されたプリント基板になっており、半田付けさ
れたリード線６２ａと回路パターン６２とにより並列共
振回路５４が配線されている。側板６０にカバー６３を
被せると、センサケース５６の内部は密封されるように
なっている。なお、図５はカバー６３を取外した状態を
示している。The side plate 60 integrated with the bottom plate 57 has a shape corresponding to the shape of the housing 34, and the upper side plate 60a has a pair of terminals 61 protruding outward.
Is fixed. The bottom plate 57 is a circuit pattern 6 of copper foil.
2 is formed on the printed circuit board, and the parallel resonant circuit 54 is wired by the soldered lead wire 62a and the circuit pattern 62. By covering the side plate 60 with the cover 63, the inside of the sensor case 56 is sealed. Note that FIG. 5 shows a state in which the cover 63 is removed.
【００２５】センサケース５６の凹部５９の内部にハウ
ジング３４の突出部５８が没入可能になっているので、
センサケース５６をハウジング３４の軸方向端部３９の
外表面に密着して取付けることができるようになってい
る。Since the protruding portion 58 of the housing 34 can be set inside the recess 59 of the sensor case 56,
The sensor case 56 can be attached in close contact with the outer surface of the axial end portion 39 of the housing 34.
【００２６】インダクタ５３は、ケーシング３２の内部
に取付けられた磁石としての永久磁石３１と、永久磁石
３１の内方で回転する電機子４３とにより作られる磁束
のうち、ケーシング３２の外部に漏洩した漏洩磁束を検
出してこの漏洩磁束の変化を電気信号に変換している。
また、インダクタ５３及びコンデンサ５５を有する共振
回路としての並列共振回路５４の共振周波数ｆ0 を、電
機子４３の回転時に発生する一定の信号周波数ｆに対応
する値とし、前記電気信号を信号波形として出力してい
る。The inductor 53 leaks to the outside of the casing 32 in the magnetic flux generated by the permanent magnet 31 as a magnet mounted inside the casing 32 and the armature 43 rotating inside the permanent magnet 31. The leakage magnetic flux is detected and the change in the leakage magnetic flux is converted into an electric signal.
Further, the resonance frequency f 0 of the parallel resonance circuit 54 as a resonance circuit having the inductor 53 and the capacitor 55 is set to a value corresponding to a constant signal frequency f generated when the armature 43 rotates, and the electric signal is set to a signal waveform. It is outputting.
【００２７】共振周波数ｆ0 を前記一定の信号周波数ｆ
にほぼ一致させることが好ましいが、信号周波数ｆの１
倍乃至１．５倍の範囲内で設定してもよい。また、共振
回路はケーシング３２の外表面に取付ける必要がある
が、電機子４３の整流子４４が配設されている側に対し
て反対側のケーシング外端面６５に共振回路を取付ける
ことが好ましく、本実施例では並列共振回路５４をハウ
ジング３４の軸方向端部３９の外表面に取付けている。The resonance frequency f 0 is set to the constant signal frequency f
It is preferable that the signal frequency f is approximately equal to 1
It may be set in the range of double to 1.5 times. Further, the resonance circuit needs to be attached to the outer surface of the casing 32, but it is preferable to attach the resonance circuit to the casing outer end surface 65 on the side opposite to the side where the commutator 44 of the armature 43 is arranged, In this embodiment, the parallel resonance circuit 54 is attached to the outer surface of the axial end portion 39 of the housing 34.
【００２８】かかる構成を有する小型直流モータ２１に
おいて、図３に示すように、接続端子４６からブラシ４
５及び整流子４４を介して電機子４３に電流を流せば、
一対の永久磁石３１によって形成されている磁界中に存
在する電機子４３に回転力が付与されて、回転子３３は
回転運動をする。これにより回転軸２４が回転して、図
１に示すアクチュエータ２０を駆動する。なお、接続端
子４６に供給されるモータ駆動電流は、ＰＷＭ変調回路
（図示せず）により電圧をパルス状としてそのパルス幅
を変化させるＰＷＭ（パルス幅変調）制御がなされ得る
ようになっている。In the small direct current motor 21 having such a structure, as shown in FIG.
5 through the commutator 44 and the current to the armature 43,
A rotating force is applied to the armature 43 existing in the magnetic field formed by the pair of permanent magnets 31, and the rotor 33 makes a rotary motion. As a result, the rotary shaft 24 rotates and drives the actuator 20 shown in FIG. The motor drive current supplied to the connection terminal 46 can be subjected to PWM (pulse width modulation) control in which the voltage is pulsed by a PWM modulation circuit (not shown) to change its pulse width.
【００２９】次に、前記漏洩磁束の変化を検出する原理
についてさらに説明する。一対の永久磁石３１とこの内
方で回転する電機子４３とにより磁束が作られるが、こ
の磁束のうち一部はケーシング３２の外部に漏洩して漏
洩磁束となる。この漏洩磁束は、電機子４３が回転する
ことにより変動する。したがって、インダクタ５３のフ
ェライトコア５１の磁束方向を漏洩磁束の方向と一致さ
せれば、インダクタ５３が、変動している漏洩磁束と鎖
交することとなり、電磁誘導によってインダクタ５３自
身に起電力が誘起される自己誘導が起こりインダクタ５
３に電気信号が流れる。Next, the principle of detecting the change in the leakage magnetic flux will be further described. A magnetic flux is generated by the pair of permanent magnets 31 and the armature 43 that rotates inwardly, but a part of this magnetic flux leaks to the outside of the casing 32 and becomes a leakage magnetic flux. This leakage magnetic flux fluctuates as the armature 43 rotates. Therefore, if the magnetic flux direction of the ferrite core 51 of the inductor 53 is made to coincide with the leak magnetic flux direction, the inductor 53 will interlink with the varying leak magnetic flux, and electromotive force will be induced in the inductor 53 itself by electromagnetic induction. Self-induction occurs and inductor 5
An electric signal flows to 3.
【００３０】インダクタ５３の位置及び方向としては、
図４に示すように、永久磁石３１の各磁極の中心を結ん
だ線の上方向を０°としこれと直角な左方向を９０°と
した場合、漏洩磁束の最も多い部分にインダクタ５３を
取付ければ並列共振回路５４からの信号出力も大きくな
る点を考慮すると、図４中９０°±５０°の範囲（角度
θの範囲）にインダクタ５３を設置することが好まし
い。例えば、インダクタ５３を９０°方向に配設し、フ
ェライトコア５１を図中上下方向に向ければ、誘起され
る電気信号の出力は最大になる。As for the position and direction of the inductor 53,
As shown in FIG. 4, when the upward direction of the line connecting the centers of the magnetic poles of the permanent magnet 31 is 0 ° and the leftward direction perpendicular thereto is 90 °, the inductor 53 is attached to the portion where the leakage magnetic flux is the largest. In consideration of the fact that the signal output from the parallel resonant circuit 54 also increases, it is preferable to install the inductor 53 in the range of 90 ° ± 50 ° (range of angle θ) in FIG. For example, by arranging the inductor 53 in the 90 ° direction and orienting the ferrite core 51 in the vertical direction in the figure, the output of the induced electric signal becomes maximum.
【００３１】インダクタンスＬのインダクタ５３とキャ
パシタンスＣのコンデンサ５５の共振回路の共振周波数
ｆ0 は次式（１）となる。The resonance frequency f 0 of the resonance circuit of the inductor 53 having the inductance L and the capacitor 55 having the capacitance C is given by the following equation (1).
【数１】 [Equation 1]
【００３２】一方、複数のスロットを有する回転子３３
を使用上限回転数（ＲＰＭ）で回転させたときに漏洩磁
束が変化する周波数ｆは、１回転当りのパルス数がスロ
ット数に相当するので次式（２）で求められる。On the other hand, the rotor 33 having a plurality of slots
The frequency f at which the leakage magnetic flux changes when is rotated at the upper limit rotational speed (RPM) is obtained by the following equation (2) because the number of pulses per one rotation corresponds to the number of slots.
【数２】 [Equation 2]
【００３３】従って、次式（３）に示すように、共振周
波数ｆ0 を一定の信号周波数ｆにほぼ一致させるように
共振回路を構成すれば、共振回路から出力される電気信
号の信号波形の振幅が大きくなるとともに信号波形整形
を行うことができ、不要なノイズ等に対してはフィルタ
として働きこれらノイズを出力せずＳＮ比が良好にな
る。Therefore, as shown in the following equation (3), if the resonance circuit is configured so that the resonance frequency f 0 substantially matches the constant signal frequency f, the signal waveform of the electric signal output from the resonance circuit is obtained. As the amplitude increases, the signal waveform can be shaped, and it functions as a filter against unnecessary noise and the like, and does not output these noises, thus improving the SN ratio.
【数３】 [Equation 3]
【００３４】前記ノイズとしては、例えば整流子４４と
ブラシ４５との間で発する整流火花、ＰＷＭ変調及び外
部ノイズ等の高周波ノイズである。また、本実施例では
並列共振回路５４を有する回転検出装置５０を、整流子
４４の配設位置に対して最も遠いケーシング外端面６５
（図３）に取付けたので、整流火花によるノイズの影響
を低減することができる。The noise is, for example, rectifying sparks generated between the commutator 44 and the brush 45, high frequency noise such as PWM modulation and external noise. Further, in this embodiment, the rotation detecting device 50 having the parallel resonance circuit 54 is provided with the casing outer end surface 65 farthest from the disposition position of the commutator 44.
Since it is attached to (FIG. 3), the influence of noise due to rectifying sparks can be reduced.
【００３５】従来はモータ内部に接触式の回転検出機構
を内蔵していたが、本実施例ではケーシング外端面６５
に回転検出装置５０を取付けたので、モータ全長Ｗを短
くすることができると共にモータ２１の構造も簡単にな
る。また、従来は回転検出用のリード線もケーシングに
取付ける必要があったので、このリード線の部分から水
がモータ内部に浸入する恐れがあったが、本実施例では
回転検出用のリード線はケーシング３２の外部に配設さ
れるので、モータ自体には何の影響もなく、モータ２１
の防水性を向上させることができる。Conventionally, a contact type rotation detecting mechanism was built in the motor, but in the present embodiment, the casing outer end surface 65 is used.
Since the rotation detecting device 50 is attached to the motor 21, the total length W of the motor can be shortened and the structure of the motor 21 can be simplified. Further, conventionally, it was also necessary to attach the lead wire for rotation detection to the casing, so there is a risk that water may enter the inside of the motor from this lead wire portion, but in the present embodiment, the lead wire for rotation detection is Since it is arranged outside the casing 32, it does not affect the motor itself and the motor 21
Can improve the waterproofness.
【００３６】さらに、モータ２１の回転検出が必要な場
合に限りユニット構造の回転検出装置５０を外付け方式
でケーシング３２の外表面に取付ければよいので、モー
タ自体の構造には何ら変更がなく、回転検出装置５０の
必要性の有無にかかわらず共通のモータ２１を使用する
ことができる。また、図１７に示すように、従来はモー
タ外端面６５から突出部５８の外端面との間のスペース
Ｓはデッドスペースとなって利用されていなかったが、
本実施例によればこのスペースＳの部分を利用して回転
検出装置５０を取付けたので、スペースＳの有効利用が
できる。Further, since the rotation detecting device 50 having a unit structure may be attached to the outer surface of the casing 32 by an external method only when the rotation detection of the motor 21 is required, there is no change in the structure of the motor itself. The common motor 21 can be used regardless of the necessity of the rotation detection device 50. Further, as shown in FIG. 17, conventionally, the space S between the motor outer end surface 65 and the outer end surface of the protruding portion 58 has not been used as a dead space, but
According to the present embodiment, the rotation detecting device 50 is attached using the space S, so that the space S can be effectively used.
【００３７】また、本発明は非接触式でモータ回転を検
出するので、機械的に動く部分がなく従って故障も起こ
らず寿命も長い。Further, since the present invention detects the rotation of the motor in a non-contact type, there is no mechanically moving part, so that no failure occurs and the service life is long.
【００３８】図７乃至図１６は、本発明にかかる回転検
出装置５０のデータを示すグラフである。7 to 16 are graphs showing data of the rotation detecting device 50 according to the present invention.
【００３９】次の条件で小型直流モータ２１を回転させ
た場合の結果を図７乃至図１１に示している。 モータ２１の極数及びスロット数 ：２極、８スロット モータ２１の１回転当りのパルス数：８パルス／ＲＥＶ インダクタ５３の定数Ｌ ：４．８ｍＨ コンデンサ５５の定数Ｃ ：４．７μＦ モータの負荷 ：無負荷 モータ駆動電流のＰＷＭ変調 ：なしThe results when the small DC motor 21 is rotated under the following conditions are shown in FIGS. Number of poles and slots of motor 21: 2 poles, 8 slots Number of pulses per rotation of motor 21: 8 pulses / REV Inductor 53 constant L: 4.8 mH Capacitor 55 constant C: 4.7 μF Motor load: No load PWM modulation of motor drive current: None
【００４０】図７は回転数対信号出力電圧の関係を示す
グラフで、横軸は回転数（ＲＰＭ）を縦軸は信号出力電
圧（ｍＶ ＲＭＳ）をそれぞれ示している。図７におけ
る回転数が３０００，４０００，７０００及び９０００
（ＲＰＭ）の時に並列共振回路５４から出力される信号
波形を、図８乃至図１１にそれぞれ示している。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation speed and the signal output voltage. The horizontal axis shows the rotation speed (RPM) and the vertical axis shows the signal output voltage (mV RMS). The rotation speeds in FIG. 7 are 3000, 4000, 7000 and 9000.
Signal waveforms output from the parallel resonance circuit 54 at the time of (RPM) are shown in FIGS. 8 to 11, respectively.
【００４１】前記条件の場合の共振周波数ｆ0 は式
（１）から約１０６０Ｈｚとなる。この共振周波数ｆ0
を式（３）に示すように一定の信号周波数ｆにほぼ一致
させた場合には、モータの使用上限回転数は、式（２）
より約７９５０ＲＰＭとなる。したがって、図７に示す
ように、前記使用上限回転数付近で信号出力電圧は最大
値となり、また、図１０に示すようにノイズがなく振幅
の大きい正弦波となることが分かる。よって、高出力で
演算の容易な信号波形を得ることができる。The resonance frequency f 0 under the above conditions is approximately 1060 Hz from the equation (1). This resonance frequency f 0
Is approximately equal to the constant signal frequency f as shown in the equation (3), the upper limit rotation speed of the motor is calculated by the equation (2).
It will be about 7950 RPM. Therefore, as shown in FIG. 7, it can be seen that the signal output voltage has the maximum value in the vicinity of the above-mentioned upper limit rotational speed of use, and as shown in FIG. Therefore, it is possible to obtain a signal waveform with high output and easy calculation.
【００４２】図１２及び図１３は、モータが無負荷の状
態でモータ駆動電流をＰＷＭ変調した場合を示してお
り、図１２はモータ駆動電流の波形図、図１３は並列共
振回路５４からの出力信号の波形図である。更に、図１
４及び図１５は、モータが負荷の状態でモータ駆動電流
をＰＷＭ変調した場合を示しており、図１４はモータ駆
動電流の波形図、図１５は出力信号の波形図である。12 and 13 show a case where the motor drive current is PWM-modulated in a state where the motor is not loaded. FIG. 12 is a waveform diagram of the motor drive current, and FIG. 13 is an output from the parallel resonance circuit 54. It is a wave form diagram of a signal. Furthermore, FIG.
4 and 15 show a case where the motor drive current is PWM-modulated while the motor is in a load state. FIG. 14 is a waveform diagram of the motor drive current, and FIG. 15 is a waveform diagram of the output signal.
【００４３】図１２及び図１４に示すように、モータ駆
動電流をＰＷＭ変調した場合には、電流波形はのこぎり
波になる。ところが、図１３及び図１５に示すように、
インダクタ５３により検出され並列共振回路５４から出
力される信号波形にはＰＷＭ制御のノイズは含まれてい
ない。したがって、モータ２１をＰＷＭ制御により駆動
してもノイズのない波形の信号を出力することができ
る。As shown in FIGS. 12 and 14, when the motor drive current is PWM-modulated, the current waveform becomes a sawtooth wave. However, as shown in FIG. 13 and FIG.
The signal waveform detected by the inductor 53 and output from the parallel resonant circuit 54 does not include PWM control noise. Therefore, even if the motor 21 is driven by PWM control, it is possible to output a signal having a waveform with no noise.
【００４４】このように、本実施例によれば並列共振回
路５４が、ノイズに対してはフィルタとして働いてこれ
らノイズを除去した信号を、増幅回路７０を介して制御
装置７１に出力することができる。これにより、信号を
取り込んだ制御装置７１は、モータ２１の回転の合計値
や回転数などを演算し、パワーウィンドにおけるウィン
ドガラスの正確な現在位置や開閉速度などの開閉動作の
状態を判断してこれらを制御することができる。As described above, according to this embodiment, the parallel resonance circuit 54 functions as a filter for noise and outputs a signal from which the noise is removed to the control device 71 via the amplifier circuit 70. it can. As a result, the control device 71 that has received the signal calculates the total value of the rotation of the motor 21, the number of rotations, etc., and judges the opening / closing operation state such as the accurate current position and opening / closing speed of the window in the power window. These can be controlled.
【００４５】例えば、ウィンドガラスの閉動作の途中で
窓に手や首などが挟まってモータ２１の速度が低下又は
停止した場合には、本発明の回転検出装置５０から出力
される検出信号により制御装置７１は異常事態が発生し
たと判断して、モータ２１を停止又は逆転させる指令信
号を出力する。これにより、ウィンドガラスが停止する
か又は開動作を行い、事故を未然に防止することができ
る。For example, when the speed of the motor 21 is reduced or stopped due to a hand or neck being caught in the window during the closing operation of the window glass, control is performed by the detection signal output from the rotation detecting device 50 of the present invention. The device 71 determines that an abnormal situation has occurred and outputs a command signal for stopping or reversing the motor 21. As a result, the windshield stops or opens to prevent accidents.
【００４６】図１６は、図４に基づくインダクタ５３の
取付け角度と信号相対出力（％）との関係を示すグラフ
である。図１６には、図４に示すようにインダクタ５３
を９０°の位置に配置し、モータ負荷が無負荷のときの
信号相対出力を１００％とした場合の、各インダクタ取
付け角度での信号相対出力が示されている。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the mounting angle of the inductor 53 and the signal relative output (%) based on FIG. In FIG. 16, as shown in FIG.
Is arranged at a position of 90 °, and the signal relative output at each inductor attachment angle is shown when the signal relative output when the motor load is no load is 100%.
【００４７】図示するように、インダクタ５３を９０°
−５０°すなわち４０°の位置に配置した場合には信号
相対出力は９０°の位置と比べると約７０％になること
から、望ましい取付け角度としては９０°±５０°
（θ）の範囲であることが分かる。この範囲内であれ
ば、インダクタ５３は最適な漏洩磁界に位置して大きな
出力電圧を得ることができる。なお、これ以外の取付け
角度の場合でも、信号処理回路の利得を大きくすれば十
分に対応することができる。As shown, the inductor 53 is set to 90 °.
When it is placed at a position of -50 °, that is, 40 °, the relative output of the signal is about 70% compared to the position of 90 °, so a desirable mounting angle is 90 ° ± 50 °.
It can be seen that the range is (θ). Within this range, the inductor 53 can be located in the optimum leakage magnetic field and obtain a large output voltage. It should be noted that even if the mounting angle is other than this, it can be sufficiently dealt with by increasing the gain of the signal processing circuit.
【００４８】なお、回転検出装置５０を、図２の鎖線に
示すようにケーシング３２のフラット部３８や円筒状部
３７の各外表面に取付けてもよい。また、インダクタ５
３はフェライトコア５１を設けない中空円筒状コイルで
あってもよいが、フェライトコア５１を使用すればイン
ダクタンスを大きくとることができ、低周波に共振点を
設定し易くなり、インダクタ５３を小型にすることがで
きる。また、共振回路は直列共振回路であってもよい。The rotation detecting device 50 may be attached to each outer surface of the flat portion 38 and the cylindrical portion 37 of the casing 32 as shown by the chain line in FIG. In addition, inductor 5
3 may be a hollow cylindrical coil without the ferrite core 51, but if the ferrite core 51 is used, a large inductance can be obtained, a resonance point can be easily set at a low frequency, and the inductor 53 can be made small. can do. Further, the resonance circuit may be a series resonance circuit.
【００４９】なお、前記実施例はパワーウィンド用アク
チュエータ２０に本発明の小型直流モータ２１を設けた
場合を示したが、本発明の回転検出装置は、回転数等の
制御が必要な他のアクチュエータに使用される小型直流
モータにも適用することができる。なお、各図中同一符
号は同一または相当部分を示す。In the above embodiment, the power window actuator 20 is provided with the small DC motor 21 of the present invention. However, the rotation detecting apparatus of the present invention is not limited to the other actuators that require control of the number of revolutions. It can also be applied to small DC motors used in In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明に係る小型直流モータの回転検出
装置は上述のように構成したので、ノイズの低減された
波形の検出信号を出力してモータ回転の検出ができる。
また、モータ全長を短くすることができ、構造が簡単で
防水性もよく、さらに回転検出装置の有無にかかわらず
共通のモータを使用することができる。Since the rotation detecting device for a small DC motor according to the present invention is configured as described above, the rotation of the motor can be detected by outputting the detection signal of the waveform with reduced noise.
Further, the total length of the motor can be shortened, the structure is simple and the waterproof property is good, and the common motor can be used regardless of the presence or absence of the rotation detecting device.
【図１】図１乃至図６は本発明の一実施例を示す図で、
図１は本発明にかかる小型直流モータを有するパワーウ
ィンド用アクチュエータを示す部分断面図である。1 to 6 are views showing an embodiment of the present invention,
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a power window actuator having a small DC motor according to the present invention.
【図２】図１の小型直流モータの外観を示す斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the small DC motor shown in FIG.
【図３】図２の小型直流モータの全体構造を示す断面図
である。3 is a cross-sectional view showing the overall structure of the small DC motor of FIG.
【図４】図３のIV−IV線による断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
【図５】図２の部分拡大斜視図で、カバーを取外した状
態を示している。5 is a partially enlarged perspective view of FIG. 2, showing a state in which a cover is removed.
【図６】本発明にかかる回転検出装置のブロック図であ
る。FIG. 6 is a block diagram of a rotation detection device according to the present invention.
【図７】図７乃至図１６は本発明にかかる回転検出装置
のデータを示すグラフで、図７は回転数対信号出力電圧
の関係を示すグラフである。7 to 16 are graphs showing the data of the rotation detecting device according to the present invention, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation speed and the signal output voltage.
【図８】モータ回転数が３０００ＲＰＭの時の出力信号
の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of an output signal when the motor rotation speed is 3000 RPM.
【図９】モータ回転数が４０００ＲＰＭの時の出力信号
の波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram of an output signal when the motor rotation speed is 4000 RPM.
【図１０】モータ回転数が７０００ＲＰＭの時の出力信
号の波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram of an output signal when the motor rotation speed is 7000 RPM.
【図１１】モータ回転数が９０００ＲＰＭの時の出力信
号の波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram of an output signal when the motor rotation speed is 9000 RPM.
【図１２】モータが無負荷の状態でＰＷＭ変調時のモー
タ駆動電流の波形図である。FIG. 12 is a waveform diagram of a motor drive current at the time of PWM modulation with the motor being unloaded.
【図１３】図１２と同条件での出力信号の波形図であ
る。FIG. 13 is a waveform diagram of an output signal under the same conditions as in FIG.
【図１４】モータが負荷の状態でＰＷＭ変調時のモータ
駆動電流の波形図である。FIG. 14 is a waveform diagram of a motor drive current when PWM modulation is performed with the motor in a load state.
【図１５】図１４と同条件での出力信号の波形図であ
る。FIG. 15 is a waveform diagram of an output signal under the same conditions as in FIG.
【図１６】図４に基づくインダクタの取付け角度と信号
相対出力との関係を示すグラフである。16 is a graph showing the relationship between the mounting angle of the inductor and the signal relative output based on FIG.
【図１７】従来の回転検出装置を備えた小型直流モータ
の全体構造の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of the entire structure of a small DC motor equipped with a conventional rotation detection device.
２１ 小形直流モータ ３１ 永久磁石（磁石） ３２ ケーシング ４３ 電機子 ４４ 整流子 ５０ 回転検出装置 ５３ インダクタ ５４ 並列共振回路（共振回路） ５５ コンデンサ ６５ ケーシング外端面（ケーシング外表面） ｆ0 共振周波数 ｆ 一定の信号周波数21 small direct current motor 31 permanent magnet (magnet) 32 casing 43 armature 44 commutator 50 rotation detector 53 inductor 54 parallel resonance circuit (resonance circuit) 55 capacitor 65 casing outer end face (casing outer surface) f 0 resonance frequency f constant Signal frequency
Claims (3)
た磁石（３１）とこの磁石（３１）の内方で回転する電
機子（４３）とにより作られる磁束のうち、前記ケーシ
ング（３２）の外部に漏洩した漏洩磁束を検出してこの
漏洩磁束の変化を電気信号に変換するインダクタ（５
３）と、このインダクタ（５３）に接続されて共振回路
を構成するコンデンサ（５５）とを前記ケーシング（３
２）の外表面に取付け、 前記共振回路の共振周波数（ｆ0 ）を前記電機子（４
３）の回転時に発生する一定の信号周波数（ｆ）に対応
する値とし、前記電気信号を信号波形として出力するこ
とを特徴とする小型直流モータの回転検出装置。1. Of the magnetic flux produced by a magnet (31) mounted inside a casing (32) and an armature (43) rotating inside the magnet (31), the casing (32) An inductor (5 that detects the leakage magnetic flux leaked to the outside and converts the change of this leakage magnetic flux into an electric signal
3) and a capacitor (55) connected to the inductor (53) to form a resonance circuit, the casing (3)
2) is attached to the outer surface of the armature (4), and the resonance frequency (f 0 ) of the resonance circuit is set to the armature (4
A rotation detecting device for a small DC motor, which has a value corresponding to a constant signal frequency (f) generated at the time of 3) and outputs the electric signal as a signal waveform.
し、前記共振周波数（ｆ0 ）を前記一定の信号周波数
（ｆ）にほぼ一致させたことを特徴とする請求項１記載
の小型直流モータの回転検出装置。2. The small direct current according to claim 1, wherein the resonance circuit is a parallel resonance circuit (54), and the resonance frequency (f 0 ) is substantially equal to the constant signal frequency (f). Motor rotation detection device.
整流子（４４）が配設されている側に対して反対側のケ
ーシング外端面（６５）に取付けたことを特徴とする請
求項１又は２記載の小型直流モータの回転検出装置。3. The resonance circuit is attached to an outer end surface (65) of the casing opposite to a side of the armature (43) on which the commutator (44) is arranged. Item 3. A rotation detecting device for a small DC motor according to item 1 or 2.
Priority Applications (4)
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| JP5148458A JPH06339252A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Rotation detecting device for small dc motor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP5148458A JPH06339252A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Rotation detecting device for small dc motor |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06339252A true JPH06339252A (en) | 1994-12-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP5148458A Pending JPH06339252A (en) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | Rotation detecting device for small dc motor |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| US (1) | US5517067A (en) |
| EP (1) | EP0626748A1 (en) |
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